package com.hyper_yang.algorithmRecord.backTrack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Queue;

// leetcode 297 二叉树的序列化与反序列化
public class BreadthFirstSearch { // breadth-first search 广度优先搜索 例题
    //    序列化是将一个数据结构或者对象转换为连续的比特位的操作，进而可以将转换后的数据存储在一个文件或者内存中，
//    同时也可以通过网络传输到另一个计算机环境，采取相反方式重构得到原数据。
//    请设计一个算法来实现二叉树的序列化与反序列化。这里不限定你的序列 / 反序列化算法执行逻辑，
//    你只需要保证一个二叉树可以被序列化为一个字符串并且将这个字符串反序列化为原始的树结构。
//    提示: 输入输出格式与 LeetCode 目前使用的方式一致，
//    详情请参阅 LeetCode 序列化二叉树的格式。你并非必须采取这种方式，
//    你也可以采用其他的方法解决这个问题。
    static class TreeNode {
        int val;
        TreeNode left;
        TreeNode right;

        TreeNode(int x) {
            val = x;
        }
    }

    // Encodes a tree to a single string using BFS.
    public String serialize(TreeNode root) {
        if (root == null) {
            return "[]";
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        List<String> values = new ArrayList<>();
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode node = queue.poll();
            if (node != null) {
                values.add(String.valueOf(node.val));
                queue.offer(node.left);
                queue.offer(node.right);
            } else {
                values.add("null");
            }
        }
        return "[" + String.join(",", values) + "]";
    }

    // Decodes your encoded data to tree using BFS.
    public TreeNode deserialize(String data) {
        if (data.equals("[]")) {
            return null;
        }
        String[] nodes = data.substring(1, data.length() - 1).split(",");
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(nodes[0]));
        queue.offer(root);
        int i = 1;
        while (!queue.isEmpty() && i < nodes.length) {
            TreeNode parent = queue.poll();
            String leftVal = nodes[i++];
            if (!leftVal.equals("null")) {
                parent.left = new TreeNode(Integer.parseInt(leftVal));
                queue.offer(parent.left);
            }
            if (i < nodes.length) {
                String rightVal = nodes[i++];
                if (!rightVal.equals("null")) {
                    parent.right = new TreeNode(Integer.parseInt(rightVal));
                    queue.offer(parent.right);
                }
            }
        }
        return root;
    }

    public static void main(String[] args) {
        BreadthFirstSearch bfs = new BreadthFirstSearch();

        // 创建一个测试树
        TreeNode root = new TreeNode(1);
        root.left = new TreeNode(2);
        root.right = new TreeNode(3);
        root.right.left = new TreeNode(4);
        root.right.right = new TreeNode(5);

        // 序列化
        String serializedTree = bfs.serialize(root);
        System.out.println("Serialized Tree (BFS): " + serializedTree);

        // 反序列化
        TreeNode deserializedTree = bfs.deserialize(serializedTree);

        // 可以添加代码来验证反序列化后的树结构是否与原始树一致
        // 例如，再次序列化反序列化后的树，看是否与第一次序列化的结果相同
        String reserializedTree = bfs.serialize(deserializedTree);
        System.out.println("Reserialized Tree (BFS): " + reserializedTree);

        // 测试空树
        TreeNode nullRoot = null;
        String serializedNull = bfs.serialize(nullRoot);
        System.out.println("Serialized Null Tree (BFS): " + serializedNull);
        TreeNode deserializedNull = bfs.deserialize(serializedNull);
        System.out.println("Deserialized Null Tree (BFS): " + deserializedNull);

        // 测试单节点树
        TreeNode singleRoot = new TreeNode(1);
        String serializedSingle = bfs.serialize(singleRoot);
        System.out.println("Serialized Single Tree (BFS): " + serializedSingle);
        TreeNode deserializedSingle = bfs.deserialize(serializedSingle);
        System.out.println("Deserialized Single Tree (BFS): " + bfs.serialize(deserializedSingle));
    }
}
